De zoektocht naar vloeibaar water op planeten buiten ons zonnestelsel blijft een van de grootste uitdagingen in de astronomie. Hoewel er inmiddels duizenden exoplaneten zijn geïdentificeerd, waaronder vele in de bewoonbare zone van hun ster, is het tot nu toe niet gelukt om definitief een vloeibare oceaan op een dergelijke wereld vast te stellen. Een nieuwe wetenschappelijke benadering probeert dit nu te doorbreken door gebruik te maken van specifieke lichtreflecties.
In een studie die is ingediend bij het Astrophysical Journal, presenteren Eleanor Cornish en Tyler Robinson van de University of Arizona een methode om zogenaamde 'glint' te detecteren. Volgens universetoday.com gaat het hierbij om speculaire reflectie, een natuurkundig verschijnsel waarbij licht op een specifieke manier wordt teruggekaatst. Dit proces is vergelijkbaar met de felle flits die ontstaat wanneer zonlicht onder een lage hoek op het wateroppervlak van de aarde valt.
Het onderscheidende vermogen van deze techniek ligt in het verschil tussen water en andere materialen. De meeste oppervlakken op exoplaneten, zoals zand of gesteente, worden geclassificeerd als Lambertiaanse oppervlakken. Dit betekent dat zij licht gelijkmatig in alle richtingen verspreiden. Water gedraagt zich echter als een spiegel; wanneer licht onder een flauwe hoek invalt, wordt het direct teruggekaatst, wat een uniek signaal oplevert voor astronomen.
Om deze reflecties waar te nemen, moeten wetenschappers de planeet bestuderen tijdens de sikkel-fase. In deze fase is slechts een klein gedeelte van de planeet verlicht vanuit het perspectief van de waarnemer. Op dat moment kan sterlicht onder de juiste hoek reflecteren op een oceaan en rechtstreeks in een telescoop terechtkomen, waardoor de planeet plotseling veel helderder lijkt. Deze methode is niet geheel nieuw in de ruimtevaart; meldt dat de Cassini-sonde in 2009 soortgelijke reflecties waarnam bij de meren van koolwaterstoffen op de maan Titan. Ook een team onder leiding van Carl Sagan maakte decennia geleden gebruik van dit principe toen de Galileo-sonde reflecties van de oceanen op aarde vastlegde tijdens een fly-by.
Om de nauwkeurigheid van de detectie te verhogen, hebben Cornish en Robinson het atmosferische instrument rfast aangepast door het Cox-Munk oceaanmodel te integreren. Dit model is cruciaal omdat het rekening houdt met variabelen zoals windsnelheid en de vorming van rimpelingen in het water, factoren die de reflectie van het licht beïnvloeden. De onderzoekers hopen dat deze verfijning helpt bij het identificeren van 'Hycean'-werelden, hypothetische planeten die bijna volledig door oceanen worden bedekt.
Hoewel de technische uitvoering complex blijft, biedt deze benadering een concreet perspectief om het onderscheid te maken tussen een droge, rotsachtige planeet en een wereld met vloeibaar water. Zoals beschreven door , suggereren de resultaten dat speculaire reflectie potentieel detecteerbaar blijft, zelfs wanneer er sprake is van relatief hoge ruis in de verzamelde data. Met de komst van nieuwe observatoria zou deze techniek een sleutelrol kunnen spelen in het bepalen of vloeibare oceanen elders in het universum voorkomen. De focus van de onderzoekers ligt op het creëren van een betrouwbaar model dat toekomstige telescopen kunnen gebruiken om deze zeldzame lichtflitsen te onderscheiden van andere signalen, zoals vermeld in de berichtgeving van .